環(huán)境工程設計-煙氣脫硫

1、 畢 業(yè) 設 計題 目：2300MW新建熱電廠脫硫系統(tǒng)設計 學 院： 市政與環(huán)境工程學院 專 業(yè)： 環(huán)境工程 姓 名： 學 號： 指導老師： 完成時間： 摘要 本設計針對某新建熱電廠所給出的煙氣中硫的含量、石灰石成分和除塵脫硫要求，結(jié)合我國煙氣除塵脫硫的技術現(xiàn)狀而設計出的一套煙氣除塵脫硫系統(tǒng)。本設計的主要內(nèi)容為，對目前幾種主要的除塵和煙氣脫硫工藝做詳細介紹，然后通過比較各除塵方式以及各脫硫工藝的優(yōu)缺點和使用情況，選擇適合本設計工程概況的除塵方式和脫硫工藝。本設計選擇電除塵和石灰石石膏濕法脫硫工藝。本設計主要是介紹該除塵脫硫系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)的工藝過程和設備布置，它們分別是除塵系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸

2、收系統(tǒng)、吸收劑漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)以及廢水處理系統(tǒng)，并重點對電除塵器、吸收系統(tǒng)、吸收劑漿液制備系統(tǒng)和石膏脫水系統(tǒng)中的主要設備進行計算設計選型。最后對所設計除塵脫硫系統(tǒng)做出總結(jié)性分析。關鍵詞：濕法石灰石石膏法, 電除塵器, 煙氣脫硫 Abstract The design presented in a newly built thermal power plant ,limestone composition and dust removal desulfurization of flue gas content requirements,combined with the flue ga

3、s desulfurization and dust removal technology situation of a set of flue gas desulfurization denitration system. The major work for this design：Introduces several flue gas desulfurization technologies, chooses proper FGD process for this project after comparing merits and drawbacks of several major

4、dust removal and flue gas desulfurization technologies. Finally, we applied the wet limestone-gypsum flue gas desulfurization process. This design is to introduce the system of dust removal and desulfurization process of each subsystem and equipment layout. As for the FGD system, mainly introduces t

5、he process and facility arrangement of subsystems in FGD system, and they are respectively the system of limestone slurry preparation, gypsum treatment system, adsorption system, system of flue gas and wastewater treatment system. At the end of this design, it makes some comprehensive analysis of th

6、e whole system designed , and makes some engineering budgetary as well as some simple economic and technical analysis.Keywords: wet limestone - gypsum and scr.some method, flue gas desulfurization and denitration main equipment 目錄1 緒論11.1 煙氣除塵脫硫的背景11.2 我國煙氣脫硫技術應用現(xiàn)狀11.3 煙氣脫硫的目的及意義22 工程概況42.1 單位生產(chǎn)情況42

7、.2 煙氣參數(shù)42.3主要內(nèi)容和具體要求63 物料平衡計算73.1 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算73.2 除塵、脫硫效率的計算83.3 石灰石消耗量84 煙氣脫硫工藝的選擇104.1幾種常見的脫硫工藝104.1.1石灰石-石膏濕法脫硫工藝104.1.2 旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫工藝（LSD法）114.1.3 爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化工藝（LIFAC法）124.1.4 煙氣循環(huán)流化床脫硫（CFB）工藝134.2 脫硫工藝的比較134.3脫硫工藝的選擇154.4石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝系統(tǒng)154.4.1煙氣系統(tǒng)154.4.2 so2吸收系統(tǒng)164.4.3 石灰石漿液制備系統(tǒng)164.4.4 石膏

8、脫水系統(tǒng)164.4.5 供水和排放系統(tǒng)175 主要設備尺寸、規(guī)格的計算185.1 除塵器185.1.1除塵器類型的確定185.1.2 電除塵器的設計計算205.1.3 電除塵器總體尺寸的確定245.1.4 電除塵器零部件的設計和計算265.2 煙氣系統(tǒng)275.2.1 旁路煙道275.2.2 FGD入口煙道275.2.3 FGD出口煙道285.2.4 煙氣擋板門285.2.5 煙氣換熱器285.3 吸收系統(tǒng)295.3.1 吸收塔的選擇295.3.2 吸收塔尺寸設計計算305.3.3 吸收塔附屬設備的選型325.3.4 吸收塔高度的計算335.4 漿液制備系統(tǒng)的設計計算335.4.1 漿液制備系統(tǒng)

9、的選擇335.4.2 主要設備的計算345.5 其他系統(tǒng)設備設計選擇365.5.1 增壓風機365.5.2 攪拌器375.5.3 石膏處置系統(tǒng)375.5.4 廢水排放系統(tǒng)和處理系統(tǒng)385.5.5 漿液排放與回收系統(tǒng)385.5.6 工藝水耗量的計算386 煙囪的設計406.1 煙囪高度406.2 煙囪直徑406.3 煙囪抽力417 系統(tǒng)阻力的計算427.1 管徑的確定427.2 摩擦壓力損失427.3 局部阻力損失437.4 設備阻力損失447.5系統(tǒng)總阻力損失448 引風機和電動機的選擇458.1 標準狀態(tài)下風機風量的計算458.2 風機風壓的計算458.3 電動機功率的計算469 工藝布置4

10、79.1 脫硫裝置的平面布置479.2 漿液管道布置要求479.3 設備一覽表48結(jié) 論49謝 辭50參考文獻51 前言 我國的環(huán)境問題一直以來都面臨著嚴峻的考驗，社會經(jīng)濟的發(fā)展致使環(huán)境問題日益突出，人們經(jīng)受環(huán)境的危害越來越嚴重，因而隨著社會主義現(xiàn)代化的發(fā)展，和經(jīng)濟體制改革的深入，環(huán)境保護工作越來越引起政府、企事業(yè)單位和廣大人民群眾的關心和重視。 1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會之后，全球環(huán)境與發(fā)展事業(yè)發(fā)生了重大變革，人類開始接受并著手實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，保護大氣資源、保護大氣環(huán)境、解決和控制臭氧層損耗、全球氣候變暖、大范圍的酸雨以及城市和地區(qū)的嚴重大氣污，排放是降水呈酸雨的主要原因。SO2污染

11、首先發(fā)生在北半球較發(fā)達國家，近幾十年來，亞洲國家，尤其是中國，已成為全球SO2排放最多的地區(qū)和國家之一。1995年我國SO2排放量達2341萬噸，超過美國當年的2100萬噸，成為世界S02排放第一大國。冶金行業(yè)是我國SO2排放的重要來源之一，約占全國SO2排放總量的5%6%，燒結(jié)工藝過程產(chǎn)生的SO2排放量約占鋼鐵企業(yè)年排放量40%60%，控制燒結(jié)機生產(chǎn)過程SO2的排放，是鋼鐵企業(yè)SO2污染控制的重點。亞洲維持世界一半人口的生存，對能源（主要是煤）的需求仍將持續(xù)增加，SO2排放仍會快速增長（Calloway,1996)。國際IGBP委員會為此制定了以控制SO2排放為核心的行動計劃(IGBP,19

12、96)。目前國內(nèi)外較為經(jīng)濟實用的脫硫途徑包括：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫即煙氣脫硫（FlueCas Desulphurization).本次畢業(yè)設計本著環(huán)境保護的初衷，主要涉及電除塵和石灰石石膏濕法脫硫工藝，采用了除塵、催化燃燒、吸收和脫水等工藝，使污染物脫除，將復雜污染物成分變成目前工業(yè)中較為成熟操作的污染物成分，并回收利用可利用的污染物成分。符合環(huán)境保護的宗旨，同時也達到了資源綜合利用的目的。 1 緒論1.1 煙氣除塵脫硫的背景 當今世界上電力產(chǎn)量的60%是利用煤炭資源生產(chǎn)的，我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭為主要能源的國家之一。其中SO2 是形成酸雨的主要成分，酸雨不僅嚴重腐蝕建筑物，

13、而且毀壞大面積的森林和農(nóng)作物，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響。國家環(huán)境保護“十一五”規(guī)劃綱要中明確提出：“十一五”期間二氧化硫排放量減少10%的削減目標。這一重要約束性指標提出后，2006年火電廠二氧化硫排放總量不但沒有減少，反而由2005年的1300萬噸增長到1350萬噸，增長了3.8%。2007年經(jīng)過采取節(jié)能減排措施，每年二氧化硫排放總量有所減少，但是要完成“十一五”規(guī)定的減排任務仍十分艱巨。近期氮氧化物的減排任務也開始提上日程。這將是推動我國火電廠脫硫脫硝行業(yè)快速發(fā)展的動力和要求。1.2 我國煙氣脫硫技術應用現(xiàn)狀 我國燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫起步較早，但發(fā)展緩慢。在80年代之前，我國的FGD技術研

14、究開發(fā)基本處于停滯階段。到了80年代末和90年代，由于我國大氣S02污染及酸雨污染日益嚴重，研究和開發(fā)各種煙氣脫硫技術日益成為研究熱點，先后有60多個高校、科研和生產(chǎn)單位對各種脫硫工藝進行了實驗研究。1995年3月我國正式出臺了中華人民共和國大氣污染防治法修改案，SO2污染防治及酸雨污染防治正式納入法律條文，以法律形式確保了SO2污染防治及酸雨污染防治。1998年1月國務院以國函19985號文批復國家環(huán)保局制定的酸雨和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案。以上文件對火電廠二氧化硫排放提出了更為嚴格的要求，促進了我國SO2的控制躍上了一個新臺階。然而我國FGD技術還遠未達到西方發(fā)達國家的水平，F(xiàn)GD工業(yè)化

15、尚處于起步階段。雖然我國FGD人部分還處于中試和試運行階段，但近10年來我國在FGD技術方面取得了一定的成績，一大批煙氣脫硫裝置的引進，為我國煙氣脫硫吸收國外先進、成熟技術奠定了基礎。目前，我國研究和開發(fā)的煙氣脫硫技術也已多達50種以上，相當一部分關鍵技術，如防腐、耐腐、防垢、防堵塞、灰水分離、氣水分離等均取得了較大進展。1.3 煙氣脫硫的目的及意義 硫污染問題最早是發(fā)達國家面臨的突出問題。工業(yè)革命以后，以煤炭火力發(fā)電廠為主，給空氣環(huán)境帶來嚴重的污染。如上世紀50年代英國的倫敦煙霧事件，北歐和美國酸雨對于森林和湖泊的破壞，紛紛引起了發(fā)達國家對于能源結(jié)構的改進的環(huán)境污染的治理。我國能源消費結(jié)構以

16、煤為主，是世界第一大煤炭生產(chǎn)和消費國。2005年，我國煤炭消費量為21.4億噸，占一次能源消費總量的68.7%，大量燃燒煤炭造成了嚴重的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計，全國二氧化硫排放總量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成為主要的大氣污染源，有三分之一的國土面積受到酸雨污染，生態(tài)環(huán)境、大氣質(zhì)量問題突出，已嚴重影響我國經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生命健康。隨著城市化、現(xiàn)代化以及工業(yè)的發(fā)展，國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展 ,我國生產(chǎn)生活用電需求量、對能源的需求量也在迅速增長。能源的大量消耗，將會導致大量SO2及硫的污染物的生成 ,對我們以及我們賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響和損害。目前，隨著人們環(huán)保意識的增強和國家排污總量

17、收費政策，火電廠大氣污染物排放標準等環(huán)保政策的強制執(zhí)行，燃煤電廠SO2排放的治理已勢在必行。能源生產(chǎn)部門既要實施高能高效的生產(chǎn)，同時也要滿足該領域的環(huán)保指標，承擔起經(jīng)濟發(fā)展中對環(huán)境不可推脫的責任。煙氣脫硫，是一種應對能源燃燒生產(chǎn)中帶來的污染的技術。成功的煙氣脫硫技術，為人們在生活與發(fā)展中堅持人與自然的和諧提供了技術上的支持；同時也推進在工業(yè)、生產(chǎn)等領域的可持續(xù)發(fā)展。 2 工程概況 2.1 單位生產(chǎn)情況設計項目為2300MW新建熱電廠，該機組為亞臨界燃燒，采用低氮燃燒器、控制爐膛溫度及燃燒系統(tǒng)的過氧量來控制SOx生成。該位于河南省某市，燃料為該市某煤礦原煤（70%）及摻燒工業(yè)區(qū)洗中煤（30%），

18、設計耗煤量252.5t/h,日運行20 h，年運行6000 h。治理工程在廠區(qū)內(nèi)80 m 100 m范圍內(nèi)，煙管出鍋爐房的相對標高為4.5 m。2.2 煙氣參數(shù) 表2.1 原煤組分序號項目符號單位1工作基碳份Car%57.52工作基氫份Har%3.133工作基氧份Oar%2.494工作基氮份Nar%0.005工作基硫份Sar%0.36工作基水份Mar%9.07工作基灰份Aar%26.038可燃揮發(fā)份Vdaf%14.149工作基低位發(fā)熱量Qnet，ar MJ/kg21.771 表2.2 原煤組分序號項目符號單位1工作基碳份Car%272工作基氫份Har%2.83工作基氧份Oar%9.54工作基氮

19、份Nar%0.05工作基硫份Sar%0.86工作基水份Mar%1.367工作基灰份Aar%52.08可燃揮發(fā)份Vdaf%15.69工作基低位發(fā)熱量Qnet，ar MJ/kg10.58 表2.3 灰成分分析序號名稱符號單位設計煤種校核煤種1二氧化硅SiO2%52.750.982三氧化二鋁Al2O3%28.3632.083三氧化二鐵Fe2O3%53.854氧化鈣CaO%4.644.125氧化鎂MgO%1.381.446氧化鉀K2O%1.791.047氧化鈉Na2O%0.210.148三氧化硫SO3%1.512.269五氧化二磷P2O5%0.220.6010二氧化鈦TiO2%0.860.96 表2.

20、4 氣象和地理條件序號氣象和地理條件參數(shù)1多年平均大氣溫度15.62多年極端最高氣溫42.33多年極端最低氣溫-15.34多年平均相對濕度67%5多年平均風速2.4m/s6累年瞬時最大風速20m/s7最大凍土深度22cm8最大積雪深度22cm9地基承載力230kPa10抗震設防烈度6度11設計基本地震加速度值0.05g備注：排放濃度參照國家相關排放標準2.3主要內(nèi)容和具體要求 2300MW新建熱電廠鍋爐廢氣排放量和各種污染物的含量及其處理方法的確定。 煙氣脫硫凈化工藝的確定和凈化系統(tǒng)設計方案的分析確定。 脫硫裝置的比較和選擇：確定脫硫設備的類型、型號及規(guī)格，并確定其要運行參數(shù)。 管網(wǎng)布置及計算

21、：確定各裝置的位置及管道布置。并計算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口內(nèi)徑以及系統(tǒng)總阻力。 風機及電機的選擇設計：根據(jù)凈化系統(tǒng)所處理煙氣量、煙氣溫度、系統(tǒng)總阻力等計算選擇風機種類、型號和功率。 編寫設計說明書：設計說明書按設計程序編寫，包括方案的確定，設計計算、設備選擇和有關設計的簡圖等內(nèi)容。 圖紙6張，其中包括手繪圖和CAD制圖。 3 物料平衡計算3.1 煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計算 標準狀況下理論空氣量 =4.76(1.876CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY) (m3/kg) 式（4.1）式中CY,HY,SY,OY分別為煤中各元素所含質(zhì)量分數(shù)。其中：CY =0.70.575+

22、0.30.27=0.4835 HY=0.70.0313+0.30.028=0.03031 SY=0.70.003+0.30.008=0.0045 OY=0.02490.7+0.0950.3=0.04593所以，Q=4.961m3/kg 標準狀況下理論煙氣量（設空氣含濕量12.93g/m3) =1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Q+0.79Q+0.8NY (m3/kg) 式中 WY煤中水分所占質(zhì)量分數(shù)，%； NYN元素在煤中所占質(zhì)量分數(shù)，%。其中：WY=0.0900.7+0.30.0136=0.06708 NY=0.01410.7+0.30.010=0.0

23、1287所以，Q=5.337m3/kg 標準狀態(tài)下實際煙氣量 式（4.3）式中a空氣過剩系數(shù)取a=1.4；Q標準狀態(tài)下理論煙氣量，m3/kg;其中標準狀態(tài)下煙氣流量Q以m3/h計，因此，Q=Qs設計耗煤量。所以，QS=7.3530m3/kg Q=7.3530252.5103=1.857 標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度 C= (kg/m3) 式（4.4）式中排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質(zhì)量分數(shù)，這里取20； 煤中不可燃成分的含量； 標準狀態(tài)下實際煙氣量，m3/kg。其中：=0.70.26030.30.520=0.33821所以，C=9.199kg/ 標準狀態(tài)下煙氣中二氧化硫濃度的計算 = (mg/) 式

24、（4.5）式中煤中含可燃硫的質(zhì)量分數(shù)； 標準狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實際煙氣量，。所以，=1223.99。3.2 除塵、脫硫效率的計算 除塵效率的計算根據(jù)2003年火電廠大氣污染物排放標準，粉塵含量為200。則除塵效率：100=97.83 脫硫效率的計算 根據(jù)污染物排放標準,二氧化硫含量為100mg每立方米。則脫硫效率為91.83。3.3 石灰石消耗量 式（4.6）式中：吸收劑碳酸鈣的耗量，t/h； 需要脫除的SO2摩爾數(shù)，mol； 鈣硫比，一般為1.021.05； 碳酸鈣分子量，g/mol； 石灰石純度。該電廠脫硫系統(tǒng)所需的吸收劑是采用當?shù)厣a(chǎn)的石灰石粉，取純度為92%，其中 nso2= 式（4.7

25、） 式中：吸收塔入口SO2的濃度，mg/m3； 設計煤種情況下吸收塔入口干標煙氣量，； 脫硫效率 SO2分子量，g/mol。則：NSO2=1223.9991.83%6410=32613.27mol/h理論上1摩爾的石灰石與1摩爾的二氧化硫反應，但因石灰石塊中含有一定的雜質(zhì)，經(jīng)過化驗石灰石成分之后，可確定鈣硫比一般在1.021.05之間，本次設計選用優(yōu)化值1.03，則：=3.65t/h 4 煙氣脫硫工藝的選擇 在選擇脫硫工藝時，F(xiàn)GD系統(tǒng)的最重要的參數(shù)是工藝所能達到的脫硫效率。由于煙氣脫硫系統(tǒng)的投資和今后的運行、維護費用較高，因此如何因地制宜地選擇相適應的脫硫工藝，以降低投資和運行費用是一件非常

26、重要的決策工作。4.1幾種常見的脫硫工藝4.1.1石灰石-石膏濕法脫硫工藝 石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝是當今世界各國應用最多和最成熟的濕法工藝, 該工藝主要是采用廉價易得的石灰石或石灰作為脫硫吸收劑, 石灰石經(jīng)破碎磨細成粉狀與水混合攪拌制成吸收漿液。當采用石灰作為吸收劑時, 石灰粉經(jīng)消化處理后加水攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內(nèi), 吸收漿液與煙氣接觸混合, 煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應被吸收脫除, 最終產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣依次經(jīng)過除霧器除去霧滴, 加熱器加熱升溫后, 由增壓風機經(jīng)煙囪排放, 脫硫渣石膏可以綜合利用。 石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫主要特點如下：

27、引進早，技術成熟，可靠性高； 對煤種變化的適應性強； 系統(tǒng)復雜，占地面積較大，一次性建設投資相對較大； 吸收劑資源豐富，價格便宜； 脫硫副產(chǎn)物便于綜合利用； 后期處理復雜，二次污染嚴重； 脫硫系統(tǒng)無法快速響應鍋爐負荷的變化運行； 粉塵排放濃度較難滿足要求； 整個系統(tǒng)物料處于漿狀，制漿、噴淋系統(tǒng)易結(jié)垢、堵塞，工藝復雜，系統(tǒng)管理、維護費用較高。 脫硫效率高。4.1.2 旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫工藝（LSD法） 旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫工藝是一種在國外有較多應用的煙氣脫硫工藝，特別在歐州應用多,原西德截止1990年有2480MW容量的燃煤 機組采用噴霧干燥法煙氣脫硫裝置。這種工藝相對于傳統(tǒng)的石灰石一石膏

28、法來說,具有設備簡單、投資較低、占地而積小等特點、但脫硫率相對較低。針對我國國情而言則具有一定的推廣價值 。目前在山東黃島電廠進行的中日合作項目高硫煤煙氣脫硫試驗工程采用的就是這種旋轉(zhuǎn)噴霧煙氣脫硫工藝。旋轉(zhuǎn)噴霧煙氣脫硫是利用噴霧干燥的原理，將吸收劑漿液以霧狀形式噴入吸收塔內(nèi)，發(fā)生化學反應過程中，又不斷吸收煙氣中的熱量使霧料中水份蒸發(fā)干燥，最后完成脫硫后的廢渣以干態(tài)灰渣形式排出。旋轉(zhuǎn)噴霧法煙氣脫硫工藝具有如下特點: 投資費用較低； 設備簡單、維護量?。?占地面積較少； 能耗低、水耗低, 運行費用主要是購置生石灰的費用； 脫硫效率不高，多在7090%之間； 適應性廣，技術日趨成熟。4.1.3 爐內(nèi)

29、噴鈣加尾部增濕活化工藝（LIFAC法）爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化器脫硫工藝是在爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝的基礎上在鍋爐尾部增設了增濕段，以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑，石灰石粉由氣力噴入爐膛8501150溫度區(qū)，石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鈣。由于反應在氣固兩相之間進行，受到傳質(zhì)過程的影響，反應速度較慢，吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應器內(nèi)，增濕水以霧狀噴入，與未反應的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進而與煙氣中的二氧化硫反應。當鈣硫比控制在2.5及以上時，系統(tǒng)脫硫率可達到65-80%。由于增濕水的加入煙氣溫度下降，一般控制出口煙氣溫度高于露點溫度10-15

30、，增濕水由于吸收煙氣熱量而被迅速蒸發(fā)，未反應的吸收劑、反應產(chǎn)物呈干燥態(tài)隨煙氣排出，被除塵器收集下來。該法的主要特點： 工藝簡單靈活，投資少，占地面積小，能耗低； 吸收劑一般為石灰石，利用率較低，約2.5%； 脫硫效率中等，一般為(7585)%； 耗水量小，無污水排放，在燃煤含硫量不高的中小容量機組中應用優(yōu)勢突出； 對鍋爐和煙氣處理系統(tǒng)略有影響； 副產(chǎn)品為CaSO3和CaSO4，對粉煤灰利用有影響。4.1.4 煙氣循環(huán)流化床脫硫（CFB）工藝循環(huán)流化床鍋爐脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風從布風板下部送入，二次風從燃燒室中部送入。鍋爐排出的

31、未經(jīng)脫硫的煙氣從底部進入吸收塔，煙氣經(jīng)吸收塔底文丘里結(jié)構加速后與加入的消石灰、循環(huán)灰及水發(fā)生反應，除去煙氣中的SO2等氣體。煙氣中夾帶的吸收劑和脫硫灰，在通過吸收塔下部的文丘里管時，受到氣流的加速而懸浮起來，形成激烈的湍動狀態(tài)，使顆粒與煙氣之間具有很大的相對滑落速度，顆粒反應界面不斷摩擦、碰撞更新，從而極大地強化了氣固間的傳熱、傳質(zhì)。同時為了達到最佳的反應溫度，通過向吸收塔內(nèi)噴水，使煙氣溫度冷卻到露點溫度以上20左右。攜帶大量吸收劑和反應產(chǎn)物的煙氣從吸收塔頂部側(cè)向下行進入脫硫除塵器，進行氣固分離，經(jīng)氣固分離后的煙氣含塵量不超過50mg/Nm3。為了降低吸收劑的耗量，大部分收集到的細灰及反應混合

32、物返回吸收塔進一步反應，只有一小部分被認為不再具有吸收能力的較粗顆粒被作為脫硫副產(chǎn)物排到電廠脫硫灰?guī)?。最后?jīng)除塵器凈化后的煙氣經(jīng)引風機排入煙囪。煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝主要特點如下： 綜合造價低； 維護工作量和費用低； 電耗低,煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝的電耗占發(fā)電量的0.5%-0.7%； 水耗量低； 不需要考慮防腐； 工藝簡單可靠，不受燃煤含硫量限制； 對鍋爐負荷適應力強，通過調(diào)節(jié)吸收劑加入量、水量、吸收塔壓降，能快速相應鍋爐負荷的變化情況。4.2 脫硫工藝的比較特性爐內(nèi)噴鈣噴霧干燥LIFACCFBSO2脫除率（%）3550%8590%7585%90%以上使用的吸收劑石灰、石灰石石灰石灰石粉石灰/

33、石灰石脫硫副產(chǎn)品的處置與利用灰場堆放、土地回埋灰場堆放、土地回埋灰場堆放、土地回埋灰場堆放、土地回埋對電廠現(xiàn)有設備的影響由于灰量增加，除塵器效率應提高，對煙氣壓降影響最小煙道中可能有積灰，煙氣壓降增加煙氣性質(zhì)變化對除塵器有影響，煙道中可能有灰， 煙氣壓降增加煙氣性質(zhì)變化對除塵器有影響，煙道中可能有積灰，鍋爐水冷壁空預器積灰增加。對電廠的發(fā)電機組和設備運行的影響鍋爐水冷壁管有結(jié)焦的可能，空預器堵塞，粉塵排放增加，電耗增加很少，無廢水排放，飛灰綜合利用困難電耗有中等程度增加，耗水量有中等程度增加，脫硫灰綜合利用待開發(fā)電耗有中等程度增加，耗水量有中等程度增加，脫硫灰綜合利用待開發(fā)電耗有中等程度增加，

34、耗水量有中等程度增加，脫硫灰綜合利用待開發(fā)運行經(jīng)驗已有商業(yè)化運行，供應廠商不多已有成熟的商業(yè)運行經(jīng)驗，有幾個供應商可供貨已投入商業(yè)化運行，僅有一家供應商供貨已投入商業(yè)化運行，有幾個供應商供貨費用約為機組投資3%，運行費用高約占機組總投資8%約占機組總投資5%約占機組總投資6% 表3.1 脫硫工藝的比較4.3脫硫工藝的選擇 根據(jù)以上的分析，并結(jié)合該設計電廠的實際情況，該電廠機組容量較大（2300MW），并是新建工程項目，對煙氣除塵和脫硫要求較高，均要求達到95%以上。爐內(nèi)噴鈣適用于300MW以上的電廠，故不適用于該電廠；噴霧干燥法脫硫工藝脫硫效率較低，系統(tǒng)機械傳動部件較多，而故障率較高，占地面積

35、大，且到目前為止尚無用于300MW機組脫硫的先例，也不適用于該電廠；而濕式石灰石石膏法脫硫技術具有工藝最為成熟、運行可靠性最高、吸收劑資源廣泛、成本低廉、反應速度快、設備簡單、脫硫效率高、鈣利用率高、其廢渣可拋棄也可作為石膏回收、對高硫煤脫硫率可達90%以上、對低硫煤脫硫率可達95%以上、適用煤種及機組范圍廣運行穩(wěn)定、適合水源較充足地區(qū)及大型燃煤電站安裝使用等優(yōu)點，該工藝最大的優(yōu)勢在于國產(chǎn)化水平高，這對降低工程成本和運行費用非常的重要，而且已經(jīng)在600MW機組得到商業(yè)運行。當燃煤含硫量大于1，鈣硫比等于1時，脫硫率可達98以上，排煙溫度在55左右，經(jīng)過GGH加熱后，能夠滿足本工程的要求。綜上所

36、述，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫在該自備電廠新建脫硫項目中體現(xiàn)了較為明顯的優(yōu)勢，比其他脫硫工藝更加適合該電廠的具體情況。因此，該方案采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝進行該電廠2300MW工程的新建脫硫裝置。4.4石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝系統(tǒng)4.4.1煙氣系統(tǒng) 鍋爐出來的煙氣經(jīng)過電氣除塵器除塵后，依次經(jīng)過引風機和增壓風機增壓后進入氣氣換熱器（GGH）的冷卻側(cè)降溫，然后進入吸收塔系統(tǒng)除去SO2，再經(jīng)過氣氣換熱器（GGH）的加熱側(cè)升溫后，通過煙囪排入大氣。煙道設有旁路系統(tǒng)。進出口擋板門為雙擋板型式，在脫硫系統(tǒng)運行時打開。旁路擋板門也為雙擋板型式，在吸收塔系統(tǒng)運行時關閉。當吸收塔系統(tǒng)停運、事故或維修時

37、，入口擋板和出口擋板關閉，旁路擋板全開，煙氣通過旁路煙道經(jīng)煙囪排放。4.4.2 so2吸收系統(tǒng) 煙氣由進氣口進入吸收塔的吸收區(qū)，在上升過程中與石灰石漿液逆流接觸，煙氣中所含的污染氣體絕大部分因此被清洗入漿液，與漿液中的懸浮石灰石微粒發(fā)生化學反應而被脫除，處理后的凈煙氣經(jīng)過除霧器除去水滴后進入煙道。吸收塔內(nèi)煙氣上升流速為2.55m/s并配有噴淋層，每組噴淋層由帶連接支管的母管制漿液分布管道和噴嘴組成。噴淋組件及噴嘴的布置設計成均勻覆蓋吸收塔上流區(qū)的橫截面。噴淋系統(tǒng)采用單元制設計，每個噴淋層配一臺與之相連接的吸收塔漿液循環(huán)泵。 每臺吸收塔配多臺漿液循環(huán)泵。運行的漿液循環(huán)泵數(shù)量根據(jù)鍋爐負荷的變化和對

38、吸收漿液流量的要求來確定。吸收塔排放泵連續(xù)地把吸收漿液從吸收塔送到石膏脫水系統(tǒng)。通過排漿控制閥控制排出漿液流量，維持循環(huán)漿液濃度在大約825wt。脫硫后的煙氣通過除霧器來減少攜帶的水滴，除霧器出口的水滴攜帶量不大于75mg/Nm3。兩級除霧器采用傳統(tǒng)的頂置式布置在吸收塔頂部或塔外部，除霧器由聚丙烯材料制作，型式為折流板型，兩級除霧器均用工藝水沖洗。沖洗過程通過程序控制自動完成。4.4.3 石灰石漿液制備系統(tǒng) 漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式。不同的制漿方式所對應的設備也各不相同。至少包括以下主要設備：磨機（濕磨時用）、粉倉（干粉制漿時用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。每個系統(tǒng)設置一個石

39、灰石漿液箱，每塔設置2臺石灰石漿液供漿泵。吸收塔配有一條石灰石漿液輸送管，石灰石漿液通過管道輸送到吸收塔。每條輸送管上分支出一條再循環(huán)管回到石灰石漿液箱，以防止?jié){液在管道內(nèi)沉淀。4.4.4 石膏脫水系統(tǒng) 石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關鍵設備。石膏旋流站底流漿液由真空皮帶脫水機脫水到含90固形物和10水分，脫水石膏經(jīng)沖洗降低其中的Cl濃度。濾液進入濾液水回收箱。脫水后的石膏經(jīng)由石膏輸送皮帶送入石膏庫房堆放，后由螺旋卸料裝置卸至汽車運輸。4.4.5 供水和排放系統(tǒng) 供水系統(tǒng) 從電廠供水系統(tǒng)引接至脫硫島的水源，提供脫硫島工業(yè)和工藝水的需要。工業(yè)水主要用戶為：除霧器沖洗水及真空泵密封水

40、。冷卻水冷卻設備后排至吸收塔排水坑回收利用。工藝水主要用戶為：1）石灰石漿液制備用水；2）煙氣換熱器的沖洗水；3）所有漿液輸送設備、輸送管路、貯存箱的沖洗水。 排放系統(tǒng) FGD島內(nèi)設置一個公用的事故漿液箱，事故漿液箱的容量應該滿足單個吸收塔檢修排空時和其他漿液排空的要求，并作為吸收塔重新啟動時的石膏晶種。 吸收塔漿池檢修需要排空時，吸收塔的石膏漿液輸送至事故漿液箱最終可作為下次FGD啟動時的晶種。事故漿液箱設漿液返回泵（將漿液送回吸收塔）1臺。FGD裝置的漿液管道和漿液泵等，在停運時需要進行沖洗，其沖洗水就近收集在各個區(qū)域設置的集水坑內(nèi)，然后用泵送至事故漿液箱或吸收塔漿池。5 主要設備尺寸、規(guī)

41、格的計算5.1 除塵器5.1.1除塵器類型的確定 各種除塵器的比較 表5.1 各種除塵器性能的比較除塵器的名稱除塵效率阻力 費用文丘里除塵器 90%-98%4000-10000Pa少電除塵器90%-99.9%50-130Pa大袋式除塵器95%-99%1000-1500Pa中 從選擇除塵器的原則來看，首先是除塵效率和出口濃度，應當排除離心式除塵器和洗滌式除塵器，因為他們的除塵效率極低，一般為80%到95%。根據(jù)之前0電除塵器。其次從粉塵的特性以及煙氣的條件來看，燃煤電站鍋爐燃煤粉塵的黏性和親水性都不適合用濕式除塵器來處理，并且濕式除塵器結(jié)構復雜，投資較大。故只有電除塵器和袋式除塵器滿足設計要求。

42、 袋式除塵器的特點 1) 袋式除塵器的優(yōu)點： a. 袋式除塵器對凈化含微米或亞微米數(shù)量級的粉塵粒子的氣體凈化效率較高，一般可達99%以上； b. 袋式除塵器可以捕集多種干擾粉塵，特別是高比電阻粉塵； c. 含塵氣體濃度在相當大的范圍內(nèi)變化時對袋式除塵器效率和阻力影響不大； d. 袋式除塵器可設計制造出適應不同氣量的含塵氣體的要求； e. 袋式除塵器可以做成小型的，安裝在散塵設備附近，占地面積??； f. 袋式除塵器運行性能穩(wěn)定可靠，無污泥處理和腐蝕等問題，操作維護簡單。 2) 袋式除塵器的缺點： a. 袋式除塵器的應用主要是受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能影響； b.不適合含粘結(jié)和吸濕性強的很塵氣體；

43、 c. 據(jù)初步統(tǒng)計，用袋式除塵器凈化大于17000含塵量的投資費用要比電除塵器高，而小于17000，則袋式除塵器比較省。 電除塵器的特點 1)電除塵器的優(yōu)點 a. 吸塵效率高，電除塵器裝置可通過加長電場長度達到99%以上除塵效率； b. 吸塵效率穩(wěn)定，電除塵器能長期保持高效的除塵效率； c. 煙氣阻力小，總能耗低； d.適用范圍大； e. 可處理大容量煙氣，這樣的氣量用袋式除塵器或用旋風除塵室極不經(jīng)濟的； f. 捕集到的粉塵干燥，無二次污染，維護保養(yǎng)簡單。 2）電除塵器的缺點： a. 一次投資大，電除塵器和其他除塵器相比，結(jié)構極為復雜，耗用鋼材量較大，每個電場需配備一套高壓供電裝置及控制設備，

44、因此價格大；b. 對粉塵的比電阻有嚴格的要求，煙氣中粉塵的比電阻對電除塵器的運行有較大的影響。 除塵器選擇結(jié)論 從以上的優(yōu)缺點比較分析可知：本課題設計用電除塵器。 首先從除塵器的進口粉塵濃度來看，除塵器濃度較高，且必須達到最低97.5%的凈化效率，燃煤電站中，燃煤費用占整個發(fā)電成本的60%到70%之間。所以。盡管含塵量大的煤對鍋爐對流受熱面有磨損，但為了降低成本，煤粉爐不得不用含灰量大的價格便宜的煤。導致鍋爐出口粉塵濃度較高，不適合用袋式除塵器。若用袋式除塵器，高濃度的粉塵會導致除塵器的清灰頻率增加，布袋磨損加劇，加快更換布袋的時間，壽命變得更短；其次，從兩種投資和運行費用來看，盡管電除塵器的

45、一次投資費用較大，但袋除塵器的阻力較大，布袋更換導致其運行費用大，總的費用來看電除塵器的設備費加上20年左右的運行費用比大多數(shù)袋除塵器費用低；再次，使用年限來看。袋除塵器的使用壽命為1到5年，而電除塵器的使用壽命為5到10年甚至為20年，剛好為一般小型電廠鍋爐的使用年限。從上述幾點可以看出，燃煤電站比較適合用電除塵器來處理煙塵，雖然電除塵器也有缺點，不過隨著科學技術的進步，可以逐漸克服。5.1.2 電除塵器的設計計算電除塵器的選型 電除塵器型號的確定 設計選用單區(qū)電除塵器，即粒子的的捕集和荷電是在同一個區(qū)域中進行的。收塵極和放電極也在同一個區(qū)域。單區(qū)電除塵器按結(jié)構類型可分為立式和臥式電除塵。立

46、式電除塵器中的氣流是自上而下垂直運動，一般用于煙氣流量較小，除塵效率不太高的場合。立式電除塵器較高，氣體通常直接排入大氣，所以正壓下運行。它的主要優(yōu)點是占地面積小。臥式電除塵器內(nèi)的氣流是沿水平方向流動。它的優(yōu)點是按照不同除塵效率的要求，可任意增加電廠長度和電廠個數(shù)；能分段供電；適合于負壓操作，引風機的壽命較長。本次設計采用臥式電除塵器。按清灰方式可分為干式和濕式。干式清灰是通過沖擊振動來剝離電極上的粉塵，收集的粉塵是干燥的，便于綜合利用。濕式清灰是用水沖洗電機，一般只在易爆氣體凈化或煙氣溫度過高，沒有泥漿處理設備時才使用。設計清灰選用干式。按電極形狀可分為板式，管式和棒帷式電除塵器。板式電除塵

47、器的收塵極呈板狀。為了減少粉塵的二次飛揚和增加極板的剛度，通常將極板軋制成不同的凹凸槽型。管式電除塵器的收塵極由一根或一組截面呈圓形、六角形或方形的管子構成，放電極位于罐子中心。通常用于除去氣體中的液滴。棒式電收塵器極使用8鋼筋編成棒帷狀，它結(jié)實，耐腐蝕，不易變形，但自重大，耗剛材多。本次設計采用板式電除塵。按電極的大小分常規(guī)電除塵和寬間距電除塵器。同極距在400mm以上的成為寬間距電除塵，它在本體結(jié)構上與常規(guī)電除塵沒有根本區(qū)別。但由于間距的加大，供電機組的電壓的提高，有效電場強度大，板電流密度均勻，趨進速度提高，有利于凈化高比電阻粉塵，因此本次設計采用寬間距電除塵。綜上所述，本次設計選用臥式

48、、板式、無輔助電極的寬間距（400mm）電除塵器。 電除塵器的臺數(shù) 4W機組單臺鍋爐的煙氣量（1.857），采用6臺電除塵器并聯(lián)使用。 電廠風速（）的確定 煙氣在電除塵器內(nèi)流速大小的選取，視電除塵器規(guī)格大小和被處理的煙氣特性而定，一般在0.41.5范圍內(nèi)。雖然從德意希效率公式來看，電廠風速與收塵效率無關，但對具有一定尺寸收塵極板面積的電除塵器而言，過高的電廠風速不僅使電廠長度增加，占地面積加大，而且會引起大的粉塵二次飛揚，降低除塵效率；反之，在一定的處理煙氣量下，過低的電廠風速必然需要大的電廠斷面，這樣導致設備龐大，不經(jīng)濟，所以電廠風速的選擇應適當，取0.90。 電除塵器的截面積（)（初定） 式（5.1） 除塵效率（） 除塵效率可以根據(jù)電除塵器進口煙氣濃度和出口濃度來確定，根據(jù)最新火電廠污染